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第八章 锻压成形工艺 8.1 自由锻造工艺 8.2 模 锻 8.3 板 料 冲 压 8.4 塑性成形新工艺简介 复习思考题 8.1 自由锻造工艺 8.1.1 自由锻工艺规程的制定 1. 绘制锻件图 锻件图是锻造生产必不可少的工艺文件，它是在零件图的基础上，考虑加工余量、锻造公差和余块（亦称敷料，为简化锻件形状而附加的金属），并结合自由锻工艺特点而绘制成的。典型锻件图如图8–1所示。 2. 确定锻造变形工艺方案 自由锻锻造的变形工艺，可根据锻件的形状特征、尺寸、技术要求以及自由锻变形工序特点来确定。它包括确定锻件成形的必需的基本工序、辅助工序和修整工序，以及完成这些工序所使用的工具，确定工序顺序和设计工序尺寸等。 各类自由锻锻件基本变形工艺方案见表8–1。 图8–1 典型锻件图 表8–1 自由锻锻件类型及所需变形工艺方案 3. 计算坯料质量及尺寸 坯料的质量可按下式计算： G坯 = G锻 + G损 （8–1） = G锻 + G烧 + G切（或G芯） 计算方法见表8–2。 根据坯料的质量和比重，可算出坯料的体积。确定坯料尺寸时，还要考虑锻件的锻造比要求及变形方式： （1）盘类锻件：通常采用镦粗工序锻造,为了避免镦弯和便于操作,坯料的高径比（局部镦粗时为镦粗部分的高径比）应满足：H0/D0=1.25～2.5，因此,坯料的直径可按下式计算： D计 =（0.8–1.0） （8–2） （2）轴类锻件：一般采用拔长方式锻造,但坯料截面积应满足规定的锻造比要求, 即： F坯≥y·Fmax （8–3） 因此，采用圆截面坯料时, D计≥ Dmax （8–4） 算出坯料的计算直径后,应参考有关材料标准,最后确定坯料的实际直径，然后再计算出坯料的下料长度。 4. 选定锻造设备 选定锻造设备需根据锻件的类型、材料、尺寸和质量，并且适当考虑车间现有的设备条件。 5. 确定锻造温度范围 确定合理的锻造温度规范，对改善金属可锻性，对锻件的产量、质量，以及坯料和金属的消耗都有直接影响。图8–2为碳素钢的锻造温度范围。 8.1.2 自由锻工艺规程实例 （1）压盖的自由锻工艺见表8–6。 （2）氧化反应器筒体自由锻工艺见表8–7。 图8–2 碳素钢的锻造温度范围 表8–6 压盖自由锻工艺 表8–7 氧化反应器筒体锻造工艺 8.2 模 锻 模锻是将金属坯料置于锻模模膛内，在冲击力或压力作用下产生塑性流动。由于模膛对金属坯料流动的限制，从而充满模膛获得与模膛形状相同的锻件。锻模结构及模锻过程如图8–3所示。 8.2.1 模锻的特点与应用 模锻与自由锻比较有以下特点： （1）生产效率高。 （2）可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整。 （3）锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。 图8–3 模锻过程示意图 （4）操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。 （5）模锻需要专门的模锻设备，要求功率大、刚性好、精度高，设备投资大，能量消耗大。另外，锻模制造工艺复杂，制造成本高、周期长。 8.2.2 锤上模锻 锤上模锻所用设备有蒸汽–空气模锻锤、无砧座锤、高速锤等，其中用得最多的是蒸汽–空气模锻锤，如图8–5所示，它也是目前我国普遍采用的主要模锻设备。 图8–5 蒸气–空气模锻锤 1. 锻模结构 锤上模锻用的锻模是由带有燕尾的上模和下模组成的。根据模膛的功能，锻模的模膛分为制坯模膛和模锻模膛两大类。 制坯模膛的作用是使坯料预变形而达到合理分配，使其形状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。 模锻模膛的作用是使坯料变形到锻件所要求的形状和尺寸。对于形状复杂、精度要求较高、批量较大的锻件，还要分为预锻模膛和终锻模膛。各种模膛的功用及结构特点见表8–8。 图8–6是典型的锤上多模膛模锻加工弯曲连杆的锻模及模锻过程。 表8–8 锻模模膛类型及特点 图8–6 弯曲连杆的锻模及模锻过程 2. 模锻工艺规程 （1）设计模锻件图：模锻件图是设计和制造锻模、计算坯料及检验锻件的依据。设计模锻件图时应考虑如下几个问题： ① 选择分模面 ② 确定加工余量及公差 ③ 确定模锻斜度 见图8–7 ④ 确定模锻圆角半径 见图8–8 ⑤ 冲孔连皮 见图8–9 上述各参数确定后，即可绘制模锻件图。图8–10为齿轮坯模锻件图。 图8–10 齿轮坯模锻件图 （2）确定坯料尺寸：模锻件坯料的体积(V坯)可按下式计算: V坯=( V锻 + V飞+ V连)(1+ K) （8–5） ① 盘类锻件的计算坯料直径（D计）可按下式计算：